走进英国国家病毒学中心P4 实验室

这次新冠疫情，全球各地紧锣密鼓地进行病毒研究以及药物实验。P3和P4实验室发挥了重要作用，分离病毒毒株，研究病毒的侵入机制、变异追踪，以及疫苗研发、药物筛选都需要在P3-4实验室中进行。

这次国内先后发布了《新型冠状病毒实验室生物安全指南》（第二版），《关于加强新冠病毒高等级病毒微生物实验室生物安全管理的指导意见》等文件，严肃强调“在科技攻关的同时，确保生物安全！”两会上，P3和P4实验室的建设也成为代表委员们热议的话题。“未来，每省至少配备一个P3水平的实验室。”有市场机构预测，今年全国P3实验室增量在250家左右。

不止是研究所、实验室、医院、大学等机构需要BSL-3/4级别的设备，生物制药公司、生物制品研发生产、疫苗研发生产、工程设计、系统集成商，以及CRO、CMO、CRMO，都需要配备足够的技术、系统和设备，来保障安全性。

生物污水等生物废弃物处理系统，是生物安全的重要组成部分，也是一门“技术活”—本文带你走进Pirbright研究所：一个BSL-4级别的安全处理系统，是如何建成的？

这个英国国家病毒学中心实验室位于波布莱特研究所(Pirbright Institute)里、耗资1.35亿英镑、技术先进，用于研究和监测农场动物的病毒疾病，以及从动物传播给人类的病毒。整个设施都需要严格的污水处理和高度密闭。Suncombe公司被选中与项目总包公司Shepherd Construction一起设计、建造和调试该项目的污水处理部分。该项目由英国生物技术和生物科学研究委员会(BBSRC)资助。

英国生物技术和生物科学研究委员会国家病毒学中心拥有最高的动物病原体控制级别(控制级别BSL4)，以便研究英国外来的动物病毒疾病。 该中心容纳了多达150名从事高传染性病毒研究的科学家和辅助人员，如口蹄疫病毒、非洲猪瘟和高致病性禽流感病毒。它使用了最新的生物控制技术，其中一些技术是专门为研究所开发的。 这些设施将有助于预测和预防疫情爆发，并开发疫苗和诊断方法。

项目范围及规划

主楼内有一个中心枢纽，北、东、西两翼，建设了生物防护P4级实验室。 这个11,065平方高质量的项目要求极高的环境保护水平，包括可靠性和冗余设计。报告称，在建成和投入使用后，Pirbright就拥有了一个世界级的家畜病毒性疾病研究卓越中心，为全球粮食安全和健康做出了贡献，改善了动物和人类的生活质量。

Suncombe面临许多挑战，以满足非常严格生物污水处理要求达到的参数。 为了达到这些标准，公司首先评估了最初的建筑设计，并通过与客户沟通建立了拟建的污水处理厂(ETP)流程结构的3D模型。 这个3D模型按照实际的设计尺寸和模块完成，模拟污水处理设备流程及紧急情况下处理的方式。

设计阶段

在初步设计之后，所有项目相关者共同经历设计评估、危险与可操作性分析HAZOP和风险评估的过程，合作开发了最优方式方法，以保证在BSL4级的生物污水处理安全。在项目初期，已制定了性能测试细节及流程，使其可以凭借测试结果验证系统的有效性，以及设备演示、最终系统测试和调试的严格时间表。

对于Suncombe来说，确定所有的关键结果和法规的要求，并在开发设计时使用这些非常重要的参考数据。 这意味着需要与客户密切合作，与Suncombe的工程师进行清晰的沟通和理解。在公司50多年的运营中，一直有工程师在致力于生物废水处理、关键净化系统和灭菌系统的设计、开发和制造。

整个ETP（污水处理厂）都是按照CE, cGMP, PED, ASME, GAMP, ATEX标准设计和制造的。 此外，系统设计和建造需要成功地与建筑结构和实验室基础设施中涉及的其他设备和公用设施结合起来。 严格的交付前测试，确保在交付到现场时，系统重新连接和操作准备更加便捷快速。

建造和测试

虽然建造计划已如期完成，但在交付前需要进行四周的工厂验收测试FAT，并按照预先核准的测试协议进行。 审查了系统文件和证书，以及完整的测试，包括自动化和模拟运行，然后是带料测试、系统加热效应和灭活周期。

在交付和安装之后，测试程序继续进行下一阶段的现场验收测试SAT，再次根据预先批准的测试协议。 测试证明已安装的系统维持了FAT工厂验收测试的结果，并继续进行挑战测试和生物失活测试。

操作和设备

ETP必须在一个复杂的环境系统中运行，该系统由负压空气系统、时间控制的隔离淋浴器和多层特殊的建筑材料组成，以保护外部环境。 从实验室活动、洗手盆和淋浴器产生的水被收集到废液收集罐中处理。

该项目设计两个8000升收集罐作为双重冗余功能，或使实验室能够以高载荷运行。双罐装置还能在一个罐停机维修或消毒的情况下继续满负荷运转。

由于在4级生物防护设施收集的任何水都可能含有病原体，因此至关重要的是，所有水箱都要密封并过滤液体和空气的进出。

废水收集后，被转移到三个1100升处理/灭活罐中的一个，在那里将其加热到灭活温度，并在灭活时间内进行灭活。 此外，三罐设施可以在设施继续满负荷运行的同时，让其中一个罐停止服务进行维护。

Suncombe的Dave Adams解释说:“我们提供的系统可以通过化学法、加热化学法或加热法来失活。 该系统的安全等级为第4级，因此采用了纯加热的方法，业内认可。 废水处理方法被评为安全完整性3级，以确保不可能排放未经处理的废物。”

处理成功后，废液被排放到一个冷却系统，该系统将废液冷却到一个预定温度，以适应排水口的温度要求。 该冷却设施还包括一个冷却备用系统，在冷却剂失效时使用自来水，以确保连续运行。

安全特性

所有连接储罐、泵、压缩机和其他设备的管道都是由高质量的不锈钢制成，在这种情况下，不锈钢是316不锈钢和耐腐蚀的哈斯特合金(C22) 精炼钢。

ETP有自己的专用和备用空气压缩机系统，以确保实验室主空气供应的任何故障不会导致污水工厂的运行故障。 此外，整个系统配有专用的安全PLC来操作控制污水处理后的排放保证安全。

独立密闭的单元

虽然这个特殊的工厂位于珀布莱特研究所实验室内部，Suncombe说它能够提供一个完全封闭的污水处理厂，集成到一个运输集装箱中，可以放置在一个地点的任何地方，而不需要专门的建筑。“这是一个独立的生物污水处理设施，”公司的运营总监Steve Overton解释说。 他补充道:“所需要的只是一个安全的污水输送和排放管道系统，以及跟公用设施的联结。”

重大意义

该设施于2014年底启用，当时的商务大臣文斯•凯布尔(Vince Cable)评论说，“疾病从动物传染给人类不仅仅是好莱坞电影里才出现的情节。其结果可能对我们的健康和农村经济的健康产生毁灭性的影响。 这个新的中心将有助于保护我们。 这样的投资是源于我们制定的长期科学创新战略的初衷，这将帮助英国科学不断突破障碍。”

Pirbright研究所主任John Fazakerley教授说:“我们新的高防泄漏设施在设计和建造方面有着非常高的标准，这将使我们能够留住和招募到最优秀的专家，并持续取得高影响力的科学成果。”该研究所对科学的影响是全球性的。”

动物健康研究对我们的经济和社会至关重要，BBSRC说。 在上一次蓝舌病爆发期间，Pirbright通过他们的政策建议和对疾病威胁的预测，发挥了至关重要的作用，帮助政府节省了4.8亿英镑资金，并在农业经济中拯救了1万个工作岗位。

在这个项目中表现出的能力意味着该研究所和它的建设伙伴现在被认为是世界领先的高密闭生物安全等级实验室专家，具有其他国家正在寻求的技术领导能力。

英文原作：AndrewManly

自1977年以来，Andrew Manly一直在加工和包装机械行业工作，并领导英国加工和包装机械协会(PPMA) 20年。 他撰写了大量关于技术的文章并做了大量演讲，代表该行业访问了70多个国家。 他目前是活跃在智能包装行业协会(AIPIA)的通讯总监。

翻译：赵明

奥倜智能（AAT Limited）公司总经理，AAT为Suncombe的中国区总代理